Naukowcy właśnie stworzyli najsilniejsze pole magnetyczne we wszechświecie

Prawdopodobnie nigdy nie słyszałeś o magnetarach, ale krótko mówiąc, są to dziwny typ gwiazd neutronowych, których pole magnetyczne jest około bilion razy silniejsze niż ziemskie.

Aby zilustrować ich moc, jeśli zbliżysz się do magnetara oddalonego o około 1000 kilometrów (600 mil), całe twoje ciało zostanie zniszczone.

Jego niewyobrażalnie potężne pole oderwie elektrony od twoich atomów, zamieniając cię w chmurę jednoatomowych jonów – pojedynczych atomów bez elektronów – jak Ziemia NieboNotatki.

Jednakże naukowcy właśnie odkryli, że tutaj, na naszej ukochanej planecie, mogą istnieć obszary, w których błyski magnetyzmu eksplodują z taką siłą, że magnetary wydają się zdecydowanie słabe.

Jak to możliwe? Ty pytasz. Cóż, odpowiedź nie jest jasna.

Rozpoczyna się w Narodowym Laboratorium Brookhaven Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. A dokładniej w Relatywistyczny zderzacz ciężkich jonów (RHIC).

Naukowcy mogą śledzić ścieżki cząstek powstających w wyniku zderzeń ciężkich jonów w RHIC(Roger Stoutenberg i Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

Po zderzeniu jąder różnych ciężkich jonów w tym masywnym akceleratorze cząstek fizycy z Brookhaven Laboratory znaleźli dowody na istnienie skalarnych pól magnetycznych.

Teraz, mierząc ruch nawet mniejszych cząstek — kwarków (podstawowych jednostek całej widzialnej materii we wszechświecie) i gluonów („kleju”, który spaja kwarki, tworząc protony i neutrony) — naukowcy mają nadzieję zdobyć nowe wgląd w głębokie wewnętrzne działanie atomów.

Należy zauważyć, że oprócz tych dwóch cząstek elementarnych istnieją antykwarki.

Na każdy „smak” kwarku przypada antykwark, który ma taką samą masę i energię spoczynkową jak jego przeciwny kwark, ale ma przeciwny ładunek i liczbę kwantową.

Czas życia kwarków i antykwarków wewnątrz cząstek jądrowych jest krótki. Ale im lepiej zrozumiemy, w jaki sposób się poruszają i wchodzą w interakcje, tym lepsi eksperci staną się w zrozumieniu, w jaki sposób zbudowana jest materia – a tym samym cały wszechświat.

Aby odwzorować aktywność tych cząstek elementarnych, fizycy potrzebują niezwykle silnego pola magnetycznego.

Aby to osiągnąć, zespół z Brookhaven Laboratory wykorzystał RHIC do stworzenia niecentralnych zderzeń ciężkich jąder atomowych – w tym przypadku złota.

Silne pole magnetyczne generowane w tym procesie wygenerowało prąd elektryczny w kwarkach i gluonach, które zostały „uwolnione” z protonów i neutronów oddzielonych podczas zderzeń.

W rezultacie eksperci opracowali nowy sposób badania przewodności elektrycznej „plazmy kwarkowo-gluonowej” (QGP) – stanu, w którym kwarki i gluony uwalniają się od zderzających się protonów i neutronów – co pomoże lepiej zrozumieć te sprawy. Podstawowe elementy budulcowe życia.

Zderzenie ciężkich jonów generuje niezwykle silne pole elektromagnetyczne(Tiffany Bowman i Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

„To pierwszy pomiar interakcji pola magnetycznego z plazmą kwarkowo-gluonową (QGP)” – powiedział Duo Chen, fizyk z chińskiego uniwersytetu Fudan i kierownik nowej analizy. zezwolenie.

Rzeczywiście pomiar wpływu tych zderzeń poza środkiem na przepływające cząstki to jedyny sposób na dostarczenie bezpośredniego dowodu na istnienie tych silnych pól magnetycznych.

Eksperci od dawna wierzyli, że takie zderzenia poza centrum będą generować silne pola magnetyczne, ale przez lata nie udało się tego udowodnić.

Dzieje się tak dlatego, że podczas zderzeń ciężkich jonów wszystko dzieje się bardzo szybko, co oznacza, że ​​pole nie trwa długo.

Przez „niedługi czas” rozumiemy, że znika w ciągu dziesięciu milionowych miliardowej miliardowej części sekundy, co nieuchronnie utrudnia jego zauważenie.

Jednak niezależnie od tego, jak ulotna była ta kraina, z pewnością była potężna jak diabli. Dzieje się tak, ponieważ część niekolidujących, dodatnio naładowanych protonów i neutronów tworzących jądra jest wysyłana spiralnie, tworząc wir magnetyzmu tak silny, że zapewnia więcej gausów (jednostki indukcji magnetycznej) niż gwiazda neutronowa.

„Te szybko poruszające się ładunki dodatnie powinny generować niezwykle silne pole magnetyczne, którego siła powinna wynosić 1018 gausów” – wyjaśnił Gang Wang, fizyk z UCLA.

Dla porównania, zauważył, gwiazdy neutronowe – najgęstsze obiekty we wszechświecie – mają pole o natężeniu około 1014 gausów, podczas gdy magnesy na lodówkę wytwarzają pole o natężeniu około 100 gausów, a ochronne pole magnetyczne Ziemi wynosi zaledwie 0,5 gausa.

Oznacza to, że pole magnetyczne generowane przez zderzenia ciężkich jonów znajdujących się poza centrum jest prawdopodobnie najsilniejsze w naszym wszechświecie” – powiedział Wang.

Wytworzone pole magnetyczne było znacznie większe niż pole magnetyczne gwiazdy neutronowej(Istock)

Jednakże, jak wyjaśniliśmy wcześniej, naukowcom nie udało się bezpośrednio zmierzyć tego pola. Zamiast tego zaobserwowali zbiorowy ruch naładowanych cząstek.

„Chcieliśmy sprawdzić, czy naładowane cząstki powstałe w wyniku zderzeń ciężkich jonów poza centrum zostały odchylone w sposób, który można wytłumaczyć jedynie obecnością pola elektromagnetycznego w małych plamkach QGP, które powstały w wyniku tych zderzeń” – powiedział Aihong Tang , fizyk z Brookhaven Laboratory.

Zespół śledził zbiorowy ruch różnych par naładowanych cząstek, wykluczając wpływ konkurencyjnych wpływów nieelektromagnetycznych.

„Ostatecznie widzimy wzór odchylenia zależnego od ładunku, który może być stymulowany jedynie przez pole elektromagnetyczne w QGP – co jest wyraźną oznaką indukcji Faradaya (prawo, które stwierdza, że ​​zmieniający się strumień magnetyczny indukuje pole elektryczne)” – potwierdził Tang.

Teraz, gdy naukowcy mają dowody na to, że pola magnetyczne generują pole elektromagnetyczne w QGP, mogą sprawdzić przewodność QGP.

„To podstawowa i ważna cecha” – powiedział Shen. „Możemy wywnioskować wartość przewodności z naszych pomiarów ruchu zbiorowego.

„Zakres odchylenia cząstek jest bezpośrednio powiązany z siłą pola elektromagnetycznego i przewodnością QGP i nikt wcześniej nie mierzył przewodności QGP”.

Subskrypcja Aby uzyskać nasz bezpłatny cotygodniowy biuletyn Indy100

Podziel się swoją opinią w naszych demokratycznych wiadomościach. Kliknij ikonę głosowania za na górze strony, aby pomóc przenieść ten artykuł w górę rankingów indy100